嵌入式模电--速成！！ 比较器(运放）、或非门

一、比较器

比较器是嵌入式模电中常用的器件之一，它通过比较两个输入端的电流或电压的大小，在输出端输出不同电压结果的一种电子元件。比较器有两个输入端（Vi+和Vi-）和一个输出端（Vout）。输入端接的是模拟信号，输出端输出的是数字信号，即高电平或低电平，具体的高电平值由外接的电压幅值决定。

比较器的工作原理是选择一个输入端作为参考点（REF）来进行比较。例如，选择负向输入端Vi-作为参考，当正向输入端Vi+的电压大于Vi-时，Vout输出高电平；当Vi+小于Vi-时，Vout输出低电平。比较器的输出电平可以通过外接的上拉电阻和电源电压VCC来调整。

此外，比较器还有单电源供电和双电源供电两种方式。单电源供电时，负电压接地；双电源供电时，则接了一个负压。选择供电方式时，需根据输出是否需要负电压来决定。

二、或非门

或非门（NOR gate）是电子电路中常见的一种逻辑门。或非门的输出信号取决于所有输入信号的状态，但是只要有一个输入信号是高电平，那么它的输出信号就会是低电平；只有当所有的输入信号都是低电平时，它的输出信号才会是高电平。

换句话说，或非门就像一个大门，只有所有的输入都是关着的（低电平），才会打开大门（输出高电平），否则大门就会保持关闭（输出低电平）。或非门在数字逻辑电路中具有重要的作用，它是构建复杂逻辑电路的基础元件之一。

或非门在嵌入式系统中的应用非常广泛，例如可以用于构建存储器和寄存器的写入控制电路、算术逻辑单元中的二进制运算电路、编码器和解码器电路等。此外，由于或非门具有通用性，其他所有基本逻辑门都可以由多个或非门组合而成，这使得或非门在数字系统设计中具有极高的灵活性。

实验演示

运算放大器

运放一般是通过比较输入信号的电压值大小来产生输出信号的。在运放的差分输入端口，通常会接入两个电压信号，一个是（+IN）电压，一个是（-IN)电压。运放会通过放大、比较这两个电压信号的大小关系，然后产生一个输出电压信号。

需要配置输出的高电压、低电压和运放阻抗。阻抗越大，运放对电路的影响越小。

在运算放大器中，如图，左侧上下两端输入的电压差值为0，则输出端的逻辑值为低电平

 运算放大器中，如果+端输入的电压值大于-端输入的电压值，则输出的逻辑值为高电平

 

运算放大器中，如+端输入的电压值小于-端输入的电压值，则输出的逻辑值为低电平
 

反向门（非门）

非门（NOT gate）：非门是一种只有一个输入端口和一个输出端口的逻辑门，他的输出等于输入的反向，即当输入为高电平时，输出为低电平；反之亦反。因此非门有时也被称为反相器。

反向门的实验演示我们可以用一个继电器来演示

 如图，输入端输入5V电压，输出端则输出5mV，可忽略不计

如图，输入端电压修改为0V，则输出端电压为5V

在反相器中，可以理解为默认OUT端为高电平，则由输入端输入的电平值来改变继电器中的拨片改变输出值的大小。

应用场景：

运放是一种具有高放大倍数的电路单元，广泛应用于各种电子电路中。它的基本用途包括线性放大和非线性处理。运放可以构成同相放大、反相放大、差分放大、加法、减法、积分和微分电路等‌。例如，运放可以用于有源滤波器中，实现信号的平滑处理；在恒流源电路设计中，运放能够保持电流的稳定输出‌。

比较器则主要用于电压比较和信号处理。它的核心功能是比较两个输入电压的大小，当正输入端电压大于负输入端电压时，输出高电平；反之，则输出低电平‌。比较器还常用于热敏电阻和光敏传感器的电压信号比较，实现离散控制，例如判断白天或夜晚，或者用于稳压电路等‌。

‌运放和比较器的区别及应用场景的详细说明‌：

1. ‌运放的应用场景‌：

   • ‌放大电路‌：运放可以用于各种放大电路，如音频放大、仪器仪表的信号放大等。
   • ‌滤波器‌：在有源滤波器中，运放能够平滑信号，去除不需要的频率成分。
   • ‌信号处理‌：运放可以用于信号的加减、积分、微分等数学运算，实现复杂的信号处理功能。
   • ‌电源管理‌：运放用于电源管理中，可以实现电压调节、电流限制等功能。

2. ‌比较器的应用场景‌：

   • ‌电压比较‌：比较器最基本的应用是比较两个电压的大小，输出高电平或低电平信号。
   • ‌稳压电路‌：比较器可以用于构建稳压电路，通过比较输出电压和参考电压，调整输出以保证电压稳定。
   • ‌信号转换‌：比较器可以将模拟信号转换为数字信号，或者将一种频率的交流信号转换为方波信号。
   • ‌传感器接口‌：在传感器应用中，比较器用于判断传感器的状态，例如光线强度、温度等。